综述：电化学能源系统中电极材料的同位置电子显微镜应用——燃料电池、电解槽和电池

《Small Methods》：Identical-Location Electron Microscopy Applications for Electrode Materials in Electrochemical Energy Systems – Fuel Cells, Electrolyzers and Batteries – A Review

本综述系统阐述了同位置电子显微镜（IL-EM）技术在燃料电池、电解槽及电池等电化学能源系统电极材料降解研究中的前沿应用。该技术通过精准定位观测纳米/原子尺度下材料在电化学测试前后的形态、化学及结构演变（如IL-TEM、IL-SEM），为揭示材料失效机制、优化材料设计提供了不可替代的视角，推动了清洁能源技术的发展。

　　

Abstract

随着全球向清洁能源解决方案迈进，电化学系统（如燃料电池、电解槽和电池）的研究日益受到关注。然而，在这些技术全面实施之前，必须解决若干关键挑战，其中因恶劣工作条件导致的纳米级材料降解是关键问题。理解降解机制是开发先进材料和系统的核心。电子显微镜技术，特别是同位置电子显微镜（IL-EM），为研究和可视化这些降解过程提供了详细途径。该技术能够在模拟操作条件前后，对特定位置（直至纳米或原子尺度）进行细致观察，并揭示电化学测试后发生的形态、化学和结构变化。通过将电化学测试与电子显微镜相结合，IL-EM 在挑战旧有假设或形成新材料降解假说方面具有独特优势，这是传统表征方法无法实现的。本文对通过 IL-EM 观察到的催化和电极材料降解的关键方面和发现进行了全面且最新的综述。由于已发表文献主要集中在燃料电池领域，本文主要关注 IL 透射电子显微镜（IL-TEM）及其在燃料电池中的应用；然而，电解槽和电池中的应用（尽管有限）也被纳入综述。此外，还讨论了较少使用的 IL 技术，如扫描电子显微镜（IL-SEM）和电子断层扫描方法。通过大量最新、发人深省且相互关联的研究，探讨并讨论了 IL 技术的多功能性和效率。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。